Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 56
Текст из файла (страница 56)
†) компрессорами Рис. 6,6). Характеристики нерегулируемого ( †) и регулируемого ( †, †) компрессоров с линиями рабочих режимов при дросселировании ТРД в полетных условиях (Ми = = соим, и = соней Дросселирование одновального ТРД с компрессором, регулируемым поворотом направляющих аппаратов Рассмотрим дросселирование ТРД с поворотными направляющими аппаратами групп первых и последних ступеней компрессора по программе Р, „р — — сопз1 (при и = чаг и Т;. = = наг).
Так как изменение положения направляющих аппаратов определяется заданием программ их поворота в виде выбранных зависимостей аг = ( (нар), то у двигателя с неизменными проход- 274 Дросселя рование двухвального ТРД Рассмотрим дроеселирование двухвального ТРД (переход на крейсерский режим работы) с программой регулирования Р, „ = сопз1 (при пид — — наг, пвд — — чаг и Т; =- чаг), при которой регулирующим фактором будет только б,.
Снижение тяги двухвального ТРД при уменьшении расхода топлива будет проходить с понижением йнд (йприд) йвд (бар вд) и Т а скольжение роторов и д7пид при этом будет расти. При дросселировании двухвального ТРД с неизменными проходными сечениями (Р вр сопз1), когда пс р ) л вр линии рабочих режимов на характеристиках компрессоров высокого и низкого давлений будут совпадать с аналогичными линиями, полученными в случае изменения условий полета при законе регулирования пцд = сопз1. Соответствующие линии рабочих режимов на характеристиках компрессоров высокого и низкого давлений показаны на рис. 8.30 и рис, 8.34. Изменение относительных тяги и удельного расхода топлива в зависимости от относительной частоты вращения ротора низкого давления при дросселировании двухвального ТРД показаны на рис. 8.63.
Вследствие роста скольжения роторов (см. рис. 8.37) при уменьшении йнд (пвр нд) У двУхвального ТРД т)„оказываетсн несколько выше, чем у одновального (см. рис. 8.35), что приводит к некоторому улучшению экономичности на крейсерском режиме. Главным же преимуществом двухвального ТРД остается возможность обеспечения необходимых запасов устойчивости в большом диапазоне изменения частот вращения роторов двигателя при его дросселировании. Дросселирование ТРДФ на форсированных режимах Для ТРДФ, работающего с включенной форсажной в зависимости от величины создаваемой тяги принята следующая номенклатура режимов р работы.
Полный форсированный режим. На этом режиме вв ТРДФ развивает максимально возможную для форсированных режимов тягу (Р ф) при максимально вв Рис. б.бз. Иаменение относительных величин тяги и удельного расхода топлива в аависимости от относительной частоты вращеВ~в иия РНД прн дросселировавии двухвального камерой в,в ввв 27б преимуществом двигателя с регулируемым высоконапорным компрессором (и„'в ~ 8) остается а существенное увеличение запасов устойчивости на пониженных частотах вращения. Рис. 8.б4. Дроссельная характеристика ТРДФ на режимах с включенной и выключенной форсажной камерой (,амт†полный форсированный режим; ° — минимальный форсированный режим; О— максимальный режим) рслр.
с рс.ср.а = р с. сс допустимой температуре в фор- лвв сажной камере (Тф „). Тепловые и динамические нагрузки для лв г этого режима находятся на предельно допустимом уровне и по- т этому время непрерывной работы ограничено. в Частичный форсиров а н и ы й р еж им. Этот режим характеризуется пониженной по сравнению с полным форсирован- гав ваувврр" ным режимом тягой (Р, э < ( Р э).
Температура газа в форсажной камере меньше максимально допустимой (Тф ( Тф .„). Время непрерывной работы двигв гателя на этом режиме чаще всего ограничивается. с Минимальный форсированный режим. Тяга н ггг ~ в в р. этом режиме (Р щ ф) близка к тяге ТРДФ, работающего на максимальном режиме с включенной форсажной камерой (Р х).
Минимально допустимая температура газа в форсажной камере (7ф и,) определяется ее срывными характеристиками. Дросселирование ТРДФ (уменьшение тяги) на форсированных режимах идет за счет уменьшения температуры 7'е, при неизменных значениях частоты вращения и температуры газа перед турбиной. На рис.
8.64 показана дроссельная характеристика ТРДФ на форсированных режимах и на режимах с выключенной форсажной камерой в полетных условиях (М„= 2, 3; Н = 11 км; гт„'е = = 6; Т; = 1400 К, Тэ,х — — 2000 К). Уменьшение температуры Тф идет с уменьшением площади критического сечения реактивного сопла Рс „р ф в соответствии с условием (8.53) таким образом, чтобы измейение Тгв не повлияло на работу компрессора и турбины.
Как видно из графиков, приведенных на рис. 8.64, уменьшение тяги на форсированных режимах из-за снижения температуры Тф приводит к улучшению экономичности двигателя за счет повышения эффективного и полетного КПД (см, равд. 7.4), Полная дроссельная характеристика ТРДФ, охватывающая все режимы работы двигателя, получается разрывной, так как в области низких значений Тф, близких к температуре газа за турбиной Т;, форсажная камера попадает в область срывных режимов.
277 На рис. 8.64 участок, где невозможна работа форсажной камеры, показан пунктирной линией. Этим объясняется наличие минимального форсированного режима. Дроссельная характеристика одновального ТРД в статических условиях (М„= 0; И = О) и при малых скоростях полета Совместная работа компрессора,камеры сгорания и турбины при дросселировании ТРДпо программе гс„р —— сопз1 (прил=наг и Т„'= раг). При глубоком дросселировании двигателя значение тс„' сильно снижается, и в статических условиях или при малых скоростях полета, когда величина яр равна или не намного больше единицы, располагаемая степень понижения давления на реактивном сопле становится меньше критической (нс р < пс „р), В этом случае степень понижения давления на турбйне становится переменной величиной, зависящей от М„и я,'.
Следовательно, совместная работа компрессора, камеры сгорания и турбины ТРД с неизменными проходными сечениями газовоздушного тракта, рассматриваемая в рамках математической модели первого уровня, может быть описана уравнением (8.9): (8.58) и„' ! — 1/и' где С, = сопз1. Зависимость между л.,' и яй при М„= сопз1, необходимую для определения с помощью уравнения (8.58) линии рабочих режимов на характеристике компрессора, можно получить из совместного решения уравнения (8.10), записанного в виде: » -! г т!т 1 — 1 — 1/пт " Чт = !7()с. кр) Са, (8.59) где С, = сопз1, с уравнением (8.13) » — 1 тх» — ! пт = (1 + 2 Мв) о,„п„'ок.
сага (79„). (8.60) При докритических перепадах давления на реактивном сопле, т. е. когда лс р < лс,вр Хс,вр = Хсг!рс ( 1, с учетом принятых ранее приближений (8.4), (8.5), а„= сопз( и при условии, что а, зависит только от М„(см. гл. 3), для заданного значения М„ получим однозначное решение системы уравнений (8.59) и (8.60). Постоянная уравнения (8.59) С„, как и постоянная уравнения (8.58) 278 Рис. 8.66. Связь между и' и к„' на закритических и докритических режимах работы реактивного сопла у ТРЯ с неизменными проходными сечениями газовоздушного тракта (к„' = 6, Тгысх= 1400 К) к С » — ! 9 г 1 — ! /~~~ (8.61) Т*„= где С, — постоянная уравнения, определяемая на расчетном режиме.
При переходе от сверхкритического на докритический режим течения в реактивном сопле при п = сопз1 (яир —— сопз() 7.„, зависящая в основном от частоты вращения (7.„пв), меняется несущественно, а величина а,', как это видно из рис. 8.65 (переход из точки а в точку (г), уменьшается. Следовательно, в соответствии с уравнением (8.61) температура Т„' в этом случае будет расти, Из уравнения (8.1), записанного для случая Т; = сопз(: (8.62) 279 и„' = 17(Х,) ь: Т„„сопз(, !у С,, определяются на расчетном режиме двигателя. На рис.
8.65 приведены результаты конкрет- (Р! г ного расчета для ТРД с я„',=6 и Т„'= 1400 К, полученные при разных значениях М„. Из этого рисунка видно, что чем выше значение М„и, следовательно, больше величина пр, тем прн меньших значениях и„' начинаются докритические режимы работы реактивного сопла, при которых степень понижения давления на турбине начинает уменьшаться. При докритических режимах работы реактивного сопла, когда я,' = уаг, линию рабочих режимов на характеристике компрессора для каждого заданного значения М„можно определить с помощью уравнения (8.58) и зависимостей я,' = 7 (и„'), показанных на рис. 8.65, т. е.
на любой заданной напорной ветви характеристики компрессора с и р = сопз( можно найти рабочую точку, удовлетворяющую уравнению (8.58). Полученные таким образом линии рабочих режимов представлены на рис. 8.66. Проанализируем рабочие режимы на примере характеристик компрессора при яс р < яс „р. Остановимся иа случае, когда при й„р = сопз1 совершается переход от сверхкритического на докритический режим течения в реактивном сопле. Используя условие равенства мощностей турбины и компрессора (1.16), записанного в виде (7.25), с учетом принятых в математической модели первого уровня допущений, можно найти температуру газа перед турбиной Рис.
8.66. Характеристика компрессора с линиями рабочих реекимов при дросселировании ТРД на низких скоростях полета и в статических условиях (М = О; Н = О) очевидно, что в рабочей точке с более высокой емпературой Т„ '(точка Ь на рис. 8.66) значение и„' должно быть больше, чем в рабочей точке с более низкой температурой Т'„ (точка а на рис. 8.66). Иначе говоря, рабочая точка на линии й,р —— сопз1 с меньшим значеннем и', находится ближе к границе газодннамнческой устойчивости компрессора. Таким образом, при дросселнрованни ТРД в татических условиях и л' к т ОВ ОЕ Оао ОВ Ог 4В аг УВВЕ) На М ЛЫХ на малых скоростях полета происходит расслоение линии рабочих режимов, как это показано на рис. 8.66.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
